Industry 4.0을 위한 인피니언과 로보틱스 스타트업의 협력

글로벌화와 디지털화가 가속화되면서 ‘인더스트리 4.0’이라는 용어는 점점 더 많은 것을 의미하게 됩니다. 버즈워드(buzzword)는 현실이 됩니다. 로보틱스는 인더스트리 4.0에 있어서 핵심적 요소입니다. 자동화된 워크플로우(workflow), 시스템 네트워크, 스마트 머신은 더 빠르고 효율적인 생산 프로세스를 가능하게 하고 공급 사슬 전반에 걸쳐서 유연성을 극대화합니다. 제조 프로세스에 관한 정보를 실시간으로 세계 각지 공장에 공유할 수 있습니다. 결과적으로, 전세계적으로 스마트한 미래의 가상 공장을 구축할 수 있습니다.

산업용 로봇에서 코봇으로의 진화

이러한 추세는 숫자로 확인할 수 있습니다. 2016년 전세계 로봇 시장 규모는 400억 달러였으며, 2025년에는 870억 달러로 성장할 것으로 전망됩니다. 전세계에 산업용으로 설치되는 로봇은 2019년까지 연간 12퍼센트씩 성장할 것입니다. 기존의 산업용 로봇에서 시작되었던 개발이 이제는 코봇(협동 로봇)으로 이어지고 있습니다. 로보틱스 초기 단계에서는 많은 로봇이 산업환경에서 주로 대량 생산을 위해 사용되었습니다.

그런데 이제 기존의 산업용 로봇들이 점점 협동 로봇으로 대체되거나 강화되고 있습니다. 코봇은 로봇 분야에서 가장 빠르게 성장하고 있으며, 2020년까지 23퍼센트 이상 성장할 것으로 전망됩니다.

인간을 위한 안전

과거에 전통적인 산업용 로봇은 매우 비쌌고 프로세스 통합 작업에 시간이 많이 걸렸습니다. 소수의 전문가들만이 로봇을 프로그래밍할 수 있었습니다. 로봇의 기능이나 작업 범위를 변경하는 것 역시 매우 제한적이었습니다. 또한 로봇이 ‘감각’을 갖지 못했기 때문에 로봇을 사용할 수 있는 장소가 제한적이었고 펜스나 차단벽 같은 안전 조치들이 필요했습니다. 공장 안에서 일하는 사람들과 충돌하지 않게 하는 방법은 오로지 사람과 기계의 공간을 엄격하게 구분하는 것뿐이었습니다.

인간과 로봇의 상호작용

코봇은 사람 팔처럼 자유롭게 움직이고 사람의 감각과 마찬가지로 물체가 닿는 것을 감지할 수 있으므로, 안전한 인간과 로봇의 상호작용을 가능하게 합니다. 충돌 인식 및 방지 기능을 내장하여 복잡한 절차를 간단하게 프로그래밍할 수 있습니다. 직관적이면서 단순한 프로그래밍 인터페이스를 통해 단 몇 분 만에 프로세스를 통합할 수 있습니다. 센서를 사용해서 유연한 대화식으로 학습할 수도 있습니다. 코봇은 특정한 작업을 스스로 처리할 수 있습니다.

디지털화가 가능하게 하는 것들

디지털화는 프로그램 된 워크플로우를 네트워크를 통해서 다른 코봇들과 공유하는 것을 가능하도록 합니다. 대부분의 협동 로봇은 부드럽고 모서리가 없이 설계되므로 사람과 상호작용 중에 충돌하더라도 상해의 위험을 최소화합니다.

코봇: 사용자이자 개발자인 인피니언

로봇 기술에 있어서 인피니언은 특별한 위치에 있습니다. 로봇을 자사의 생산에 사용하는 회사이면서, 로봇 기술에 사용되는 다양한 부품을 공급하는 회사이기도 합니다. 그렇기 때문에 고객의 입장과 사용자의 관점에서 이 분야를 잘 이해하고 있습니다. 따라서 이러한 시스템에 대한 이해를 바탕으로 신제품을 개발하며 통합적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.

반도체 생산 및 공급 업체인 인피니언은 인더스트리 4.0에 중요한 다양한 핵심 부품들을 제공합니다. 다음과 같이 다양한 분야에 사용됩니다:

  • 데이터는 센서로 수집되어 마이크로컨트롤러로 처리되며 전력 반도체 디바이스에 의해 물리적으로 구현됨
  • 칩 기반 보안 솔루션은 로봇 캘리브레이션에 관한 정보 같은 중요한 데이터를 보호함
  • 특수한 3D 카메라 레이더 시스템은 지능적인 물체 식별, 주변 스캐닝, 동작 및 음성 인식을 사용해서 인간과 기계의 상호작용을 단순화함

인피니언 드레스덴 공장의 디지털화

인피니언은 지난 몇 년간 이 첨단 기술을 사용하면서 중요한 사실을 깨닫게 되었습니다. 드레스덴 공장은 가동을 시작한 지 20년이 넘었으며, 현재 92퍼센트 수준의 자동화를 이루고 있습니다. 이 공장에서는 200개 이상의 로봇이 작업자들을 도와서 일하고 있습니다. 드레스덴은 디지털화 수준이 높은 사업장으로, 이미 인더스트리 4.0의 많은 부분을 성공적으로 구현하였습니다. 사람과 기계가 연간 365일 24시간 내내 최고의 속도로 일하고 있습니다.

자동화로 생산성이 거의 70퍼센트 가량 향상 되었습니다. 높은 자동화 수준에도 불구하고, 직원 숫자는 2,000명으로 지난 몇 년 동안 거의 변하지 않았습니다. 이것은 자동화가 고도화 되면서 지속적인 프로세스 최적화와 혁신을 위한 새로운 일자리가 창출되었기 때문입니다.

미래에도 경험과 창의성을 필요로 하는 일자리는 대체 불가할 것입니다. 혁신, 품질 관리, 시스템 차원의 문제 해결 같은 일들을 위해서 여전히 사람이 필요할 것입니다.

2011년부터 인피니언은 인더스트리 4.0에 따른 변화와 과제에 대처할 수 있도록 직원들을 교육시키고 있습니다. 단순 반복적인 일자리는 줄어든 대신에, 데이터 분석이나 제품 개발 같이 고도의 역량을 필요로 하는 새로운 일자리들이 생겨났습니다. 사람과 기계의 각자의 장점을 결합할 수 있게 되었습니다. 사람과 기계가 서로 경쟁하는 것이 아니라 협력해서 일하고 있습니다.

스타트업과의 협력: 인피니언과 코봇

인더스트리 4.0 관련한 유럽 최대의 연구 프로젝트 ‘Productive4.0’이 2017년 중반에 출범하였습니다. 인피니언의 주관 하에, 19개 유럽 국가에서 100개 이상의 파트너들이 모여서 산업의 디지털화와 네트워킹에 관해서 연구합니다. 이 프로젝트에는 BMW, Bosch, Volvo 같은 기업들과 프라운호퍼 소사이어티, 드레스덴 공과대학 같은 유수의 연구 기관들이 참여하고 있습니다.

스타트업과의 협력을 통해 얻을 수 있는 혜택

인더스트리 4.0과 코봇의 개발을 가속화하고 디지털 미래 구현에 기여하기 위해서 인피니언은 스타트업 회사들과 협력을 늘려가고 있습니다. 스타트업들은 기존 회사에서는 종종 볼 수 없거나 부족한 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다:

  • 탁월한 창의성
  • 디지털화를 가속화하는 새로운 아이디어
  • 빠르고 실용적인 접근법(단계를 거치느라고 일정이 늘어지지 않음)
  • 고정관념에서 탈피한 자유로운 발상

다국적 협력

인피니언은 독일 뿐만 아니라 실리콘밸리의 스타트업도 지원하고 있습니다:

인피니언은 축적된 풍부한 경험, 글로벌 시장에 대한 이해, 시스템 전문성, 고객 네트워크, 기술력으로, 스타트업들이 아이디어와 컨셉을 더 발전시켜서 일정한 품질의 성공적인 제품을 출시할 수 있도록 돕습니다.

또 한편으로 인피니언은 젊은 엔지니어들이나 사업가들이 센서, 마이크로컨트롤러, 전력 반도체 디바이스의 새로운 기술에 접근할 수 있도록 지원합니다. 이것을 토대로 자신들의 아이디어나 혁신적인 구상을 실제 판매 가능한 제품으로 구현할 수 있습니다.

그리고 또 서로 경험을 공유하도록 합니다. 유능한 인재들 사이에 영감을 자극하고 혁신적인 사고를 이끌어낼 수 있습니다. 인피니언은 이로부터 나오는 의견을 제품 개발에 반영할 수도 있습니다. 인피니언은 또한 뮌헨에서 진행되고 있는 Digital Product School 같은 사업을 지원하고 있습니다. 이 사업은 디지털 혁신 및 기업가 정신과 관련해서 인재를 육성하기 위한 것입니다.

Franka Emika 스타트업

독일 뮌헨에 소재한 스타트업 Franka Emika와의 협력이 그 예입니다. Franka Emika는 2016년에 설립되었으며, 2017년 말에 첫 로봇을 출시했습니다. 이 회사는 민감하고 효율적이고 비싸지 않은 코봇을 개발, 설계 및 판매하는 것을 전문으로 하는 회사입니다.

(사진 출처: Franka Emika)

이 회사 창립자들의 비전은 로봇이 사람들이 일반적으로 접근할 수 있는 다기능 도구가 되어야 한다는 것입니다. 이 회사는 가볍고 민감하고 빠른 로봇을 개발하고자 합니다. 직관적으로 사용할 수 있는 인터페이스를 통해서 로봇을 불과 몇 분 만에 프로그래밍할 수 있습니다.

로봇이 어떤 일을 해야 하는지 사람 동료가 시범을 보여주기만 하면 됩니다. 그러면 기계가 이로부터 학습을 하고 스스로 획득한 이 지식을 다른 작업이나 프로세스에 사용할 수 있습니다. Frank Emika의 코봇을 기존 산업용 로봇과 차별화하는 것은 이뿐만이 아닙니다. 전통적인 산업 이외의 분야에서도 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다.  코봇은 전통적인 로봇 환경(대량 생산 시설 등)과 무관한 기업들에게도 관심의 대상이 되었습니다.

(사진 출처: 독일 미래 상)

2017년 독일 미래 상

2017년에 독일의 프랑크-발터 슈타인마이어 대통령은 이 뮌헨 소재 스타트업 회사의 개발자들에게 독일 미래 상(German Future Prize)을 수여했습니다. 하노버 라이프니츠 대학의 자동 제어 연구소 소장인 사미 하다딘, Franka Emika의 경영 이사인 시몬 하다딘 박사, Franka Emika의 최고 엔지니어인 스벤 파루셀이 이 상을 수상했습니다.

시상식에서 사미 하다딘 교수는 이렇게 말했습니다.

로봇과 인공 지능은 인구 변화와 생산 가능 인구 감소 같은 현대 사회가 직면한 많은 문제를 해결할 수 있습니다.”

사미 하다딘 교수
(사진 출처: Franka Emika)

Franka Emika의 Panda는 80센티미터 범위의 7축 로봇 그리퍼로서, 작동이 쉬울 뿐만 아니라 민첩성과 민감성이 뛰어납니다. 디자인과 사용자 인터페이스는 직관적인 프로그래밍과 유연한 응용이 가능하도록 합니다. 예를 들어서 자동화 공정에서 로봇 애플리케이션에 일반적으로 소요되는 비용의 일부만으로 Panda를 쉽게 통합할 수 있습니다. 개발자들은 Panda를 다양한 산업 현장에서 다양한 작업을 수행하는 사람들을 도울 수 있는 스마트 툴이라고 합니다.

Panda는 실험실에서나 물류 회사에서도 편리하게 사용할 수 있습니다. 작업 범위는 조립에서부터 단순히 물체를 이송하는 것, 장비 테스트까지 포함됩니다. 작동을 하기 위해서 소프트웨어가 필요하지 않으며, 내비게이션은 사용자 인터페이스를 통해서 할 수 있고, 이 인터페이스는 어떤 웹 브라우저에서나 열 수 있습니다.

“Garmi”라는 이름은 이 로봇이 사용될 장소에서 따온 것입니다. 2018년에 독일의 가미쉬-파르텐키르헨에 있는 노인 요양 시설에서 이 로봇을 시험할 계획입니다. 1.4미터 키의 로봇 몸체에 2개의 “Panda” 그리퍼를 부착하였습니다. 시험 초기 단계에는 Garmi를 원격 제어하고 지속적으로 모니터링 할 것입니다.

이 로봇은 바퀴로 움직입니다. 전자레인지를 작동하고, 식기세척기를 비우고, 현관문을 여는 등의 일을 대신하여 노인들이 일상 생활을 할 수 있도록 돕습니다. 또 주거 시설에서 음식 쟁반을 나르고 응급 상황을 지원하는 기능을 제공할 계획입니다.

시몬 하다딘 박사는, Garmi가 요양 보호사들의 일을 크게 줄여 주어서, 실제 치료와 정서적인 지원에 더 많은 시간이 쓰여지기를 바라고 있습니다.  또한 이 로봇 비서는 노인들이 더욱 오래 자신의 집에서 독립적으로 살아갈 수 있도록 도울 것입니다.

Franka Emika와 인피니언

Franka Emika는 자사 로봇에 인피니언의 솔루션과 제품을 사용합니다. 두 회사는 코봇의 발전을 가속화하기 위해서 서로의 전문성을 공유하고 있습니다.

Kewazo 스타트업

스마트 로봇 비계 자재 이송 시스템을 개발하겠다는 아이디어는 2016년 3월 뮌헨 공과대학에서 젊은 경영인들을 대상으로 2주간의 교육을 하면서 처음 나오게 되었습니다. 이 아이디어를 2017년에 사업적으로 더 발전시켰습니다. 이러한 생각을 하게 된 것은, 기존의 비계 조립이 극히 비효율적이고 시간이 많이 걸리고 위험했기 때문입니다. 80퍼센트 이상의 시간이 조립 중에 비계 자재를 이송하는 데 소요되었습니다.

(사진 출처: Kewazo)
(사진 출처: Kewazo)

이 문제를 해결하기 위해서 이 스타트업은 비계를 조립할 때 수평 및 수직으로 움직여서 비계 자재를 필요한 곳으로 옮길 수 있는 로봇 시스템을 개발했습니다. 이 로봇을 쉽게 설치하고 움직일 수 있습니다. 규모가 큰 비계라 하더라도 단 두 사람이 세울 수 있습니다.

조립 비용을 최소한 30퍼센트까지 절감할 수 있고, 동시에 조립 속도를 40퍼센트이상 높일 수 있습니다. 로봇이 수평으로 이송을 할 수 있으므로 자재를 연속적으로 제공할 수 있기 때문입니다. 또 위험한 이송 작업을 자동화함으로써 사고를 줄일 수 있습니다. Kewazo의 다음 개발 목표는, 비계를 완전히 자율적으로 세울 수 있도록 하는 것입니다.

앞으로 Kewazo를 다른 용도에 사용할 수도 있을 것입니다. 예를 들면 지붕 타일을 깔거나 벽돌을 쌓는 데 이 로봇을 투입할 수도 있을 것입니다. 도색 작업이나 단열 작업에 사용하는 것도 생각해 볼 수 있습니다. 또 물류 창고에서 운반 작업을 하거나, 지붕에 태양광 전지를 설치하는 것을 도울 수도 있을 것입니다.

Kewazo와 협력

인피니언은 Kewazo에 포괄적인 전자 하드웨어 인프라를 제공합니다. 여기에는 센서와 마이크로컨트롤러를 통한 모터 제어, 로봇을 안전하게 작동하고 Kewazo의 중요한 IP를 보호하기 위한 하드웨어 기반 보안 솔루션을 포함합니다. Kewazo는 적합한 전자 부품을 선택하고 통합하기 위해서 애쓸 필요가 없었으며, 프로그래밍과 최적화에 좀더 전념할 수 있었습니다. 6주 후에 인피니언 솔루션에 기반한 이 로봇의 첫 번째 프로토타입이 나오고 테스트에 들어갈 수 있었습니다.

(사진 출처: Kewazo)

인피니언과 Wandelbots

Wandelbots는 독일 드레스덴에 근거지를 두고 있습니다. 드레스덴 공과대학의 “스마트 시스템 허브” 연구 프로젝트에서 탄생한 최초의 스타트업입니다. 드레스덴 공과대학의 소프트웨어 기술 학과의 6명의 대학원생들이 기술 박람회에서 자신들의 컨셉이 큰 호응을 얻자, 2016년에 이 컨셉을 기반으로 회사를 차리기로 결정했습니다. 2017년 말에 Wandelbots는 자신들의 프로젝트를 가지고 “Tech Crunch Disrupt Battlefield”라고 하는 유명한 경진 대회에서 결승전에 진출했습니다.

로봇 프로그래밍 프로젝트

(사진 출처: Wandelbots)

이 아이디어는 일종의 웨어러블을 기반으로 한 것입니다. 이 아이디어로부터 이들 대학원생들은 스마트 의복을 사용해서 로봇을 제어하는 컨셉을 개발했습니다. 그러면 프로그래밍 전문 지식이 없는 사람도 기계를 프로그래밍 할 수 있습니다. 이런 생각을 하게 된 배경은, 디지털화를 하기 위해서 IT 전문가들이 많이 부족하기 때문입니다. IT 분야의 60퍼센트의 기업들은 디지털 시대에 경쟁에서 앞서기 위해서 계속해서 프로그래머들을 찾고 있습니다.

마침내 Wandelbots의 창립자들은, 로봇이 따라 하기만 하면 필요한 동작을 학습할 수 있는 센서 재킷을 개발했습니다. 전문적인 툴이나 프로그래밍 기법이 필요하지 않습니다. 사람 동료가 동작과 해야 할 일의 시범을 보여줍니다. 그러면 로봇이 이 움직임을 순서대로 자동으로 학습할 수 있으며, 그런 다음에 좀더 세밀하게 조정하고 최적화 할 수 있습니다.

그러므로 로봇을 프로그래밍 하는데 들어가는 시간과 비용을 크게 줄일 수 있고, 새로운 작업을 단 몇 분 만에 구현할 수 있습니다. 로봇이 트레이닝 중에 내장된 센서와 외부 센서로 주변의 특성을 포착합니다. 그러면 로봇이 변화하는 상황에 따라서 자동으로 빠르게 적응할 수 있습니다.

협업

(사진 출처: Wandelbots)

Wandelbots는 로봇 시스템 제어에 있어서 광범위한 전문 지식을 가지고 있습니다. 인피니언은 Wandelbots와 3D ToF (time-of-flight) 카메라를 기반으로 한 대체 센서 기술을 평가하기 위한 협력을 시작했습니다. 목표는, 변화하는 환경에서 최소한의 센서를 사용하여 모바일 로봇 플랫폼의 내비게이션을 가능하게 하는 좀더 효율적이고 경제성 뛰어난 센서 플랫폼을 구축하는 것입니다.

인피니언의 드레스덴 공장 클린룸에서 이루어진 일차 테스트는 매우 고무적이었습니다. 주변 환경을 3D로 포착함으로써, 열려 있는 서랍처럼 과거에는 장애물로 인식하지 못했던 구조물을 식별하고 피할 수 있게 되었습니다. 연구의 목표는 다양한 장애물을 인식할 수 있게 함으로써 로봇이 생산 현장과 같은 장소에서 최소한의 센서로 좀더 안전하게 장애물을 피해서 움직일 수 있도록 하고, 작업을 수행할 때 견고성과 내구성을 높이는 것입니다.

인피니언과 음성 제어: XMOS와의 협력

XMOS는 스마트 비서 같이 컨슈머 및 IoT 용 음성 및 오디오 솔루션을 전문으로 하는 회사입니다. 2017년에 인피니언과 XMOS는 말하는 사람과 인공 소리를 구분할 수 있는 솔루션을 개발했습니다. 이 솔루션에는 사람의 존재와 동작을 감지할 수 있는 마이크로폰과 인피니언의 레이더 및 마이크로폰 센서가 사용됩니다.

이들 센서를 사용해서 말하는 사람의 위치와 마이크로폰으로부터의 거리를 알 수 있습니다. XMOS의 음성 처리 기술을 사용해서 음성을 포착합니다.

인피니언과 인공 지능: Roboy 프로젝트

인피니언은 로봇의 인공 지능을 연구하고 있는 Roboy 프로젝트를 지원하고 있습니다. 모터, 관절, 와이어, 케이블을 사용해서 기계적인 뼈대와 인체의 근육 기능을 모방하고 있습니다. Roboy 프로젝트의 목표는 움직임이나 인지, 감각에 있어서 되도록 사람과 닮은 휴머노이드 로봇을 개발하는 것입니다.

(사진 출처: Creative Commons Licence)

그러기 위해서는 인체가 어떻게 움직이는지에 대한 이해가 필요합니다. 이러한 취지에서 학생, 과학자, 기업, 예술가들을 한 데 모은 로봇 개발 연구 팀이 출범하였습니다.

다른 주제 보기